典型的低维纳米材料包括一维纳米材料(纳米管、蛋白纤维等)和二维纳米材料(石墨烯片层等)。纳米材料进入到细胞后,会与细胞内部封闭的弹性囊泡结构发生复杂力学作用。由于尺寸不匹配,位于囊泡中的纤长纳米管会受到囊泡的挤压。软的纳米管会发生屈曲变形,同时囊泡两端受拉变成纺锤形,在热扰动作用下管端与囊泡的接触时断时续;硬纳米管则会导致囊泡顶端产生管状凸起,管端与囊泡形成较完好的接触。通过考察纳米管长度以及纳米管和囊泡之间的弹性模量比,我们给出了囊泡构型的相图。对于刚性纳米管,进一步考察了管径对纳米管与囊泡相互作用的影响。对于二维纳米材料,其与囊泡相互作用的力学行为同样依赖于材料的尺寸和力学性质。结合理论分析和分子动力学模拟,我们研究了囊泡内部受限一维和二维纳米材料的力学行为,给出了纳米材料失稳的临界条件。相关研究成果有助于理解蛋白纤维在细胞迁移、分裂中的作用,以及低维纳米材料的生物毒性机理。